9.1 金属的冶炼方法（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学苏教版必修第二册

第一单元 金属的冶炼方法 题型01 金属的存在形式 题型02 金属的冶炼方法 题型03 高炉炼铁 题型04 铝热反应 题型05 铝的提取和冶炼 题型01 金属的存在形式 一、金属的存在形式 1. 一般而言，活动性较强的金属,在自然界中以化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在，如：金。有的金属元素能以游离态和化合铁、银元素等。 2. 金属使用的发展历程： 金属越活泼性越强，人类开发、利用的越晚。 【典例1】（25-26高一上·江苏盐城·期中）废旧手机中含有贵金属金()，图是回收的简略流程图，下列说法错误的是 A．滤液a中的阳离子是和 B．粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率 C．由上述过程可知，的金属活泼性不如 D．在滤液b中加入过量的氢氧化钠溶液，会产生蓝色沉淀 【变式1-1】（23-24高一下·江苏扬州·期中）室温下，下列实验方案能达到探究目的的是 选项 实验方案 探究目的 A 向相同质量经打磨过的足量的锌粒和铁粉中各加入2mL3mol·L−1盐酸，观察反应剧烈程度 锌、铁金属性的强弱 B 向Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸(主要成分为HI，一元强酸)，再滴入淀粉，观察溶液颜色变化 Fe3+与I2氧化性强弱 C 向2mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 Fe2+是否具有还原性 D 向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中的加入足量铜粉后过滤 除去FeCl2溶液中的杂质 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列说法中不正确的是 A．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 B．工业上CO高温还原氧化镁可获得金属镁 C．“曾青得铁化为铜”，指铁与硫酸铜溶液反应置换出铜 D．被发现和应用得较早的金属单质，其活动性一般较弱 【变式1-3】（24-25高一下·江苏镇江·月考）传统的“五金”指中国古代冶炼和应用较早的五种金属。下列选项不属于传统五金的是 A．铁 B．铝 C．锡 D．铜 题型02 金属的冶炼方法 知识积累 一、金属的冶炼 1. 定义：利用化学反应使金属元素从 化合 态变为 游离 态的过程称为金属的冶炼。 二、金属冶炼方法 （1）热分解法 适合冶炼不活泼金属,如通过加热氧化银(Ag2O)来制备金属银,化学方程式为：； （2）高温还原法 适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属,常用的还原剂有C、CO、H2和活泼金属等； （3）电解法 适合冶炼较活泼金属(钠、镁、铝等),如冶炼铝的化学方程式为：； 【典例2】（24-25高一上·江苏连云港·期末）氯及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．制漂白粉：NaCl溶液漂白粉 B．HCl制备：NaCl溶液和 C．纯碱工业：NaCl溶液 D．金属Mg制备：溶液 【变式2-1】（24-25高一下·江苏南通·期中）在给定条件下，下列制备过程属于工业制备且转化均可实现的是 A．HCl工业制备：和 B．金属Cu冶炼： C．纯碱工业： D．硫酸工业： 【变式2-2】（23-24高一上·江苏连云港·期末）钠、镁、铝及其化合物具有重要用途，如钠在700~800℃时可将Ti从其氟化物中置换出来，MgO、熔点很高，可作耐高温材料。将直接加热得MgO。工业上可从铝土矿(主要成分是)中提取Al，主要步骤是将铝土矿溶于NaOH溶液，过滤得溶液，通入足量的得沉淀，热分解得，电解熔融得金属Al。下列物质间的转化在指定条件下表示正确的是 A．用制取金属Mg： B．用溶液制取金属Al：溶液 C．铝土矿溶于NaOH溶液的化学方程式： D．溶液中通入足量的离子方程式： 【变式2-3】（22-23高一下·江苏淮安·阶段练习）类比推理是学习化学的重要思维方法，下列陈述I及类比推理陈述Ⅱ均正确的是 选项 陈述I 类比推理陈述Ⅱ A 冶炼铁通常用热还原法 冶炼铜也可用热还原法 B 工业上用电解的方法得到铝单质 工业上用电解MgO的方法得到镁单质 C Fe能把溶液中的铜置换出来 Na也能把溶液中的铜置换出来 D 可用铝热法制备金属铬 也可用铝热法制备金属镁 A．A B．B C．C D．D 题型03 高炉炼铁 高炉炼铁 （1）设备：炼铁高炉 （2）原料：铁矿石铁矿石、焦炭、石灰石、空气； （3）原理：在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石中还原出来。 （4）发生的主要反应： 【典例3】（24-25高一下·江苏苏州·期中）下列有关金属冶炼的方法不正确的是 A．制钒：将铝粉与难熔的五氧化二钒以一定比例混合后，高温冶炼得到钒 B．制铁：用焦炭和空气反应产生的在高温下还原铁矿石中的铁的氧化物 C．制汞：加热氧化汞得到汞，同时生成氧气 D．制钠：将粗盐提纯得到的饱和氯化钠溶液电解得到钠和氯气 【变式3-1】（2026高一·江苏·专题练习）下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na B．用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe D．从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融的AlCl3得到Al 【变式3-2】（25-26高三上·江苏盐城·期中）二氧化硅()是一种用途极广的无机化合物。下列生产中不以为原料的是 A．高炉炼铁 B．制光导纤维 C．工业制玻璃 D．工业冶炼硅 【变式3-3】（23-24高一下·江苏无锡·期末）下列关于工业生产的说法正确的是 A．电解熔融MgO以获取金属镁 B．电解饱和食盐水可得金属钠 C．高温下用CO还原可得金属铝 D．高温下用焦炭还原制得粗硅 题型04 铝热反应 知识积累 一、铝热反应 （1）概念：铝粉与某些金属氧化物在高温条件下的发生的反应； （2）铝热剂：铝粉与某些难熔的金属氧化物以一定比例形成的混合物； （3）反应方程式，如Al和Fe2O3：； （4）反应装置： （5）实验现象：①镁带剧烈燃烧,放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应； ②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中； （6）实验结论：反应放出大量的热,生成氧化铝和相应的金属，化学方程式为：； （7）应用：焊接钢轨、冶炼熔点 较高 的金属(如钒、铬、锰等)。 【典例4】（24-25高一下·江苏常州·期中）下列化学方程式或离子方程式正确的是 A．红热的铁与水蒸气生成磁性氧化铁： B．铝热反应的原理： C．金属铜与稀硝酸反应：(稀) D．氯化铁溶液中通入 【变式4-1】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）下列有关金属冶炼的说法正确的是 A．制：高温分解制备 B．制：将溶于盐酸中，电解所得溶液 C．制：将海水富集得到的氯化镁溶液电解得到镁和氯气 D．制：将铝粉与难熔的以一定比例混合后，高温冶炼得到锰 【变式4-2】（24-25高一下·江苏盐城·期中）下列离子方程式或化学方程式书写正确的是 A．在氨水中加盐酸： B．铜溶于稀硝酸： C．电解饱和食盐水： D．铝热反应： 【变式4-3】（24-25高一下·江苏淮安·期中）下列关于金属的说法正确的是 A．金属铝和铁常温不与浓硝酸反应，可以用铁制或铝制的容器存放浓硝酸 B．铝具有还原性且铝热反应放热，可以通过铝热反应冶炼金属V、Cr、Mn C．镁具有强还原性，可以在中燃烧生成 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 题型05 铝的提取和冶炼 一、铝的提取和冶炼 （1）铝元素主要以铝土矿(主要成分是Al2O3)形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如下图所示： （2）有关反应： ①碱溶：； ②酸化：； ③灼烧：； ④电解：； 【典例5】（24-25高一上·江苏·期末）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式为 。 (2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作为电极的石墨易消耗，原因是 。 (4)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备Al2O3的实验目的是 (填字母)。 (5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 【变式5-1】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）下列各题均来自教材，请按照要求回答问题。 Ⅰ．下图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 (1)下列说法中错误的是___________(填字母)。 A．图中①和②的转化过程属于氮的固定 B．③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化 C．发生⑤转化的过程中，氮元素被还原 D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响 (2)氮循环过程中发生的反应之一可表示为，该反应中每生成转移的电子数目是 。 Ⅱ．从铝土矿中提取铝的工艺流程见下图。 (3)请写出铝土矿中的与溶液发生反应的化学方程式： ； (4)请写气体通入溶液发生反应的化学方程式： ； (5)电解的时候添加冰晶石的作用是： 。 Ⅲ．已知氨可以与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜，用下面示意图中的装置可以实现该反应。 A中装有的和混合物在加热条件下，可以发生反应生成、和。试回答下列问题： (6)B中加入的物质是碱石灰(和)的混合物，其作用是 。 (7)实验时在C中(装有)观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式是 。 (8)实验时在D中观察到的现象是 ，收集到的物质是 。 【变式5-2】（25-26高一上·江苏连云港·月考）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成的离子方程式为 。 (2)向“过滤I”所得滤液中加入溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备的实验目的是_______(填字母)。 A．制取 B．制取 C．分离 D．制取 (4)铝粉在1000℃时可与反应制备AlN。在铝粉中添加少量固体(已知受热分解产生和HCl)并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 【变式5-3】（24-25高三上·江苏·期末）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．由铝土矿(Al2O3)冶炼铝：铝土矿AlCl3Al B．由NaCl制水合肼：饱和食盐水Cl2NaClON2H4·H2O C．工业合成硝酸：N2NONO2HNO3 D．工业上制取Na2CO3：饱和NaCl溶液NaHCO3Na2CO3 19 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一单元 金属的冶炼方法 题型01 金属的存在形式 题型02 金属的冶炼方法 题型03 高炉炼铁 题型04 铝热反应 题型05 铝的提取和冶炼 题型01 金属的存在形式 一、金属的存在形式 1. 一般而言，活动性较强的金属,在自然界中以化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在，如：金。有的金属元素能以游离态和化合铁、银元素等。 2. 金属使用的发展历程： 金属越活泼性越强，人类开发、利用的越晚。 【典例1】（25-26高一上·江苏盐城·期中）废旧手机中含有贵金属金()，图是回收的简略流程图，下列说法错误的是 A．滤液a中的阳离子是和 B．粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率 C．由上述过程可知，的金属活泼性不如 D．在滤液b中加入过量的氢氧化钠溶液，会产生蓝色沉淀 【答案】A 【分析】粉碎分选将塑料和金属分开，向金属中加入过量的稀硫酸，Fe、Zn与稀硫酸反应，Au和Cu不与稀硫酸反应，过滤后滤渣为Au和Cu，滤液a中含有生成的、和过量的；滤渣中的Cu在加热条件下与反应生成CuO，再加入过量稀硫酸，CuO与稀硫酸反应，Au不反应，过滤后滤液b中含有生成的CuSO4和过量的，最终得到Au，据此解答： 【详解】A．滤液a是Fe、Zn与过量稀硫酸反应后的溶液，Fe生成，Zn生成，且稀硫酸过量，故阳离子有、和，并非仅有和，说法错误，A符合题意； B．粉碎固体可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，加快反应速率，说法正确，B不符合题意； C．Zn能与稀硫酸反应，Au不与稀硫酸反应，说明Au活泼性不如Zn，说法正确，C不符合题意； D．滤液b是由Cu与O2加热生成CuO，再与过量的稀H2SO4反应生成CuSO4和H2O，故滤液b中含有CuSO4和过量的H2SO4，加入过量NaOH时，先中和H2SO4，再发生,即生成蓝色沉淀，说法正确，D不符合题意； 故选A。 【变式1-1】（23-24高一下·江苏扬州·期中）室温下，下列实验方案能达到探究目的的是 选项 实验方案 探究目的 A 向相同质量经打磨过的足量的锌粒和铁粉中各加入2mL3mol·L−1盐酸，观察反应剧烈程度 锌、铁金属性的强弱 B 向Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸(主要成分为HI，一元强酸)，再滴入淀粉，观察溶液颜色变化 Fe3+与I2氧化性强弱 C 向2mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 Fe2+是否具有还原性 D 向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中的加入足量铜粉后过滤 除去FeCl2溶液中的杂质 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．锌粒和铁粉的表面积不同，金属种类也不同，不符合控制变量的思想，不能比较锌、铁金属性的强弱，故A错误； B．酸性溶液中硝酸根离子、铁离子均可氧化碘离子，溶液变蓝，不能探究I2与Fe3+氧化性强弱，故B错误； C．亚铁离子可被酸性高锰酸钾溶液氧化，紫色褪去，可知Fe2+有还原性，故C正确； D．Cu与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁、氯化铜，引入新杂质氯化铜，不能除杂，故D错误。 【变式1-2】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列说法中不正确的是 A．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 B．工业上CO高温还原氧化镁可获得金属镁 C．“曾青得铁化为铜”，指铁与硫酸铜溶液反应置换出铜 D．被发现和应用得较早的金属单质，其活动性一般较弱 【答案】B 【详解】A．金属冶炼的本质是将金属从化合物中还原为单质，金属阳离子得到电子变成金属原子的过程，A正确； B．镁是活泼金属，镁的冶炼用电解法，不能用CO高温还原，B错误； C．曾青为硫酸铜溶液，“曾青得铁化为铜”，指铁与硫酸铜溶液反应置换出铜，C正确； D．活泼金属不易被还原，不活泼金属在自然界中有游离态单质，或容易被还原生成单质，容易较早被发现和应用，D正确； 答案选B。 【变式1-3】（24-25高一下·江苏镇江·月考）传统的“五金”指中国古代冶炼和应用较早的五种金属。下列选项不属于传统五金的是 A．铁 B．铝 C．锡 D．铜 【答案】B 【分析】传统的“五金”指中国古代较早冶炼和应用的金属，包括金、银、铜、铁、锡。  铝虽然地壳含量丰富，但因其性质活泼，需通过电解法（19世纪才发明）才能有效提取，古代中国尚未掌握铝的冶炼技术，因此铝不属于传统五金。 【详解】A．由分析可知，铁属于传统五金，A正确； B．由分析可知，铝不属于传统五金，B错误； C．由分析可知，锡属于传统五金，C正确； D．由分析可知，铜属于传统五金，D正确； 答案选B。 题型02 金属的冶炼方法 一、金属的冶炼 1. 定义：利用化学反应使金属元素从 化合 态变为 游离 态的过程称为金属的冶炼。 二、金属冶炼方法 （1）热分解法 适合冶炼不活泼金属,如通过加热氧化银(Ag2O)来制备金属银,化学方程式为：； （2）高温还原法 适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属,常用的还原剂有C、CO、H2和活泼金属等； （3）电解法 适合冶炼较活泼金属(钠、镁、铝等),如冶炼铝的化学方程式为：； 【典例2】（24-25高一上·江苏连云港·期末）氯及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．制漂白粉：NaCl溶液漂白粉 B．HCl制备：NaCl溶液和 C．纯碱工业：NaCl溶液 D．金属Mg制备：溶液 【答案】B 【详解】A．制漂白粉是将通入冷的石灰乳中，不能用澄清石灰水，A错误； B．电解NaCl溶液可以制得和：，再将制得的在中燃烧反应生成气体，B正确； C．向NaCl溶液中通入不能制得，应向氨化的饱和NaCl溶液中通入足量析出固体，C错误； D．制备金属Mg应电解熔融的，而不是电解溶液，D错误； 故选B。 【变式2-1】（24-25高一下·江苏南通·期中）在给定条件下，下列制备过程属于工业制备且转化均可实现的是 A．HCl工业制备：和 B．金属Cu冶炼： C．纯碱工业： D．硫酸工业： 【答案】A 【详解】A．电解NaCl溶液生成H2和Cl2，二者点燃生成HCl，工业上通过电解食盐水获取Cl2和H2并合成HCl，转化可行，符合题意，A正确； B．CuO与盐酸反应生成CuCl2溶液，Fe置换出Cu，化学上可行，但工业冶炼铜通常采用火法或硫酸浸取-电解法，而非盐酸溶解后置换，不符合工业实际，B错误； C．纯碱工业需先通NH3再通CO2生成NaHCO3，直接通CO2无法析出沉淀，转化不可行，C错误； D．SO2与水反应生成H2SO3而非H2SO4，工业硫酸需通过催化氧化SO2为SO3再吸收，转化不可行，D错误； 故选A。 【变式2-2】（23-24高一上·江苏连云港·期末）钠、镁、铝及其化合物具有重要用途，如钠在700~800℃时可将Ti从其氟化物中置换出来，MgO、熔点很高，可作耐高温材料。将直接加热得MgO。工业上可从铝土矿(主要成分是)中提取Al，主要步骤是将铝土矿溶于NaOH溶液，过滤得溶液，通入足量的得沉淀，热分解得，电解熔融得金属Al。下列物质间的转化在指定条件下表示正确的是 A．用制取金属Mg： B．用溶液制取金属Al：溶液 C．铝土矿溶于NaOH溶液的化学方程式： D．溶液中通入足量的离子方程式： 【答案】C 【详解】A．将直接加热会分解生成氢氧化镁，最终分解生成氧化镁，不能得到无水氯化镁，A错误； B．溶液加入过量氢氧化钠，得到四羟基合铝酸钠而不是氢氧化铝沉淀，B错误； C．氧化铝和强碱氢氧化钠反应到偏铝酸钠溶液和水，C正确； D．溶液中通入足量生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式，D错误； 故选C。 【变式2-3】（22-23高一下·江苏淮安·阶段练习）类比推理是学习化学的重要思维方法，下列陈述I及类比推理陈述Ⅱ均正确的是 选项 陈述I 类比推理陈述Ⅱ A 冶炼铁通常用热还原法 冶炼铜也可用热还原法 B 工业上用电解的方法得到铝单质 工业上用电解MgO的方法得到镁单质 C Fe能把溶液中的铜置换出来 Na也能把溶液中的铜置换出来 D 可用铝热法制备金属铬 也可用铝热法制备金属镁 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．冶炼金属铁通常用热还原法，冶炼铜也可用热还原法，A项正确； B．氧化镁的熔点很高，工业上常用电解氯化镁而不用电解氧化镁的方法制取镁单质，B项错误； C．钠与溶液反应生成沉淀和，C项错误； D．镁的金属活动性强于铝，不能利用铝热反应制备金属镁，D项错误； 故答案为：A。 题型03 高炉炼铁 高炉炼铁 （1）设备：炼铁高炉 （2）原料：铁矿石铁矿石、焦炭、石灰石、空气； （3）原理：在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石中还原出来。 （4）发生的主要反应： 【典例3】（24-25高一下·江苏苏州·期中）下列有关金属冶炼的方法不正确的是 A．制钒：将铝粉与难熔的五氧化二钒以一定比例混合后，高温冶炼得到钒 B．制铁：用焦炭和空气反应产生的在高温下还原铁矿石中的铁的氧化物 C．制汞：加热氧化汞得到汞，同时生成氧气 D．制钠：将粗盐提纯得到的饱和氯化钠溶液电解得到钠和氯气 【答案】D 【详解】A．工业上常用铝热反应(铝作还原剂)冶炼钒，将铝粉与难熔的五氧化二钒以一定比例混合后，高温冶炼得到钒，故A正确； B．一氧化碳与铁的氧化物反应生成二氧化碳和铁，可用于冶炼铁，故B正确； C．氧化汞分解生成汞和氧气，可用加热氧化汞制取汞，故C正确； D．将粗盐提纯得到的熔融氯化钠电解得到钠和氯气，电解饱和氯化钠溶液不能得到金属钠，故D错误； 故选D。 【变式3-1】（2026高一·江苏·专题练习）下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na B．用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe D．从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融的AlCl3得到Al 【答案】C 【详解】A．电解NaCl水溶液时，阴极产生，阳极产生，无法得到金属Na，工业上通过电解熔融NaCl制取Na，A错误。 B．工业制镁采用电解熔融，而非还原MgO，因为MgO稳定性高，还原需极高温度且不经济，B错误。 C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe，此为高炉炼铁的标准工艺，焦炭与空气反应生成CO，CO还原铁矿石（如）得到Fe，C正确。 D．为共价化合物，熔融态不导电无法电解，工业上从铝土矿提取，再电解熔融制Al，D错误。 故选C。 【变式3-2】（25-26高三上·江苏盐城·期中）二氧化硅()是一种用途极广的无机化合物。下列生产中不以为原料的是 A．高炉炼铁 B．制光导纤维 C．工业制玻璃 D．工业冶炼硅 【答案】A 【详解】A．高炉炼铁中，铁矿石（含Fe2O3或Fe3O4）是主要原料，焦炭作为还原剂，石灰石用于去除杂质SiO2（生成硅酸钙），但SiO2本身并非炼铁所需原料，而是作为杂质被处理，A符合题意； B．光导纤维直接以SiO2为原料，B不符合题意； C．工业制玻璃中，SiO2与Na2CO3、CaCO3反应生成硅酸盐，是必要原料，C不符合题意； D．工业冶炼硅通过SiO2与碳高温还原反应制得粗硅，需使用SiO2，D不符合题意； 故选A。 【变式3-3】（23-24高一下·江苏无锡·期末）下列关于工业生产的说法正确的是 A．电解熔融MgO以获取金属镁 B．电解饱和食盐水可得金属钠 C．高温下用CO还原可得金属铝 D．高温下用焦炭还原制得粗硅 【答案】D 【详解】A．MgO的熔点高，应电解熔融MgCl2以获取金属镁，故A错误； B．电解熔融氯化钠可得金属钠，故B错误； C．电解熔融可得金属铝，故C错误； D．高温下用焦炭还原制得粗硅，故D正确； 答案选D。 题型04 铝热反应 一、铝热反应 （1）概念：铝粉与某些金属氧化物在高温条件下的发生的反应； （2）铝热剂：铝粉与某些难熔的金属氧化物以一定比例形成的混合物； （3）反应方程式，如Al和Fe2O3：； （4）反应装置： （5）实验现象：①镁带剧烈燃烧,放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应； ②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中； （6）实验结论：反应放出大量的热,生成氧化铝和相应的金属，化学方程式为：； （7）应用：焊接钢轨、冶炼熔点 较高 的金属(如钒、铬、锰等)。 【典例4】（24-25高一下·江苏常州·期中）下列化学方程式或离子方程式正确的是 A．红热的铁与水蒸气生成磁性氧化铁： B．铝热反应的原理： C．金属铜与稀硝酸反应：(稀) D．氯化铁溶液中通入 【答案】A 【详解】A．红热的铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，反应式正确，条件及产物均符合事实；A正确； B．铝热反应应为Al还原金属氧化物，Al被氧化变为Al2O3，Fe2O3被还原为Fe单质，反应方程式应该为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe；B错误； C．铜与稀硝酸反应时，HNO3被还原生成NO，化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O；C错误； D．Fe3+具有强氧化性，在酸性溶液中与SO2反应，Fe3+被还原为Fe2+，SO2被氧化为H2SO4，根据物质的拆分原则，结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒，在离子方程式应该为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2+++4H+，D错误； 故合理选项是A。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）下列有关金属冶炼的说法正确的是 A．制：高温分解制备 B．制：将溶于盐酸中，电解所得溶液 C．制：将海水富集得到的氯化镁溶液电解得到镁和氯气 D．制：将铝粉与难熔的以一定比例混合后，高温冶炼得到锰 【答案】D 【详解】A．电解熔融氯化钠生成钠单质，氯化钠高温不分解，A错误； B．是活泼金属，工业上电解熔融的氧化铝生成铝单质和氧气，B错误；    C．镁是活泼金属，工业上电解熔融的氯化镁得到镁和氯气，而不是电解氯化镁溶液，C错误； D．铝的活泼性大于锰，可以将铝粉与难熔的以一定比例混合后，利用铝热反应高温冶炼得到锰，D正确； 故选D。 【变式4-2】（24-25高一下·江苏盐城·期中）下列离子方程式或化学方程式书写正确的是 A．在氨水中加盐酸： B．铜溶于稀硝酸： C．电解饱和食盐水： D．铝热反应： 【答案】A 【详解】A．氨水中的NH3·H2O是弱电解质，与强酸（H+）反应生成和H2O，离子方程式为，A正确； B．铜与稀硝酸反应应生成NO而非NO2，正确离子方程式为，B错误； C．电解饱和食盐水应生成Cl2、H2和NaOH，而非直接生成金属钠，正确方程式为，C错误； D．铝热反应中Al应作为还原剂，正确反应为，D错误； 故选A。 【变式4-3】（24-25高一下·江苏淮安·期中）下列关于金属的说法正确的是 A．金属铝和铁常温不与浓硝酸反应，可以用铁制或铝制的容器存放浓硝酸 B．铝具有还原性且铝热反应放热，可以通过铝热反应冶炼金属V、Cr、Mn C．镁具有强还原性，可以在中燃烧生成 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 【答案】B 【详解】A．金属铝和铁常温下与浓硝酸发生钝化反应，生成氧化膜阻止进一步反应，但钝化属于化学反应，A错误； B．铝热反应利用铝的强还原性和反应放热，可冶炼高熔点金属如V、Cr、Mn，B正确； C．镁在氮气中燃烧生成Mg3N2，而非Mg2N3，C错误； D．电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，制金属钠需电解熔融NaCl，D错误； 故选B。 题型05 铝的提取和冶炼 一、铝的提取和冶炼 （1）铝元素主要以铝土矿(主要成分是Al2O3)形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如下图所示： （2）有关反应： ①碱溶：； ②酸化：； ③灼烧：； ④电解：； 【典例5】（24-25高一上·江苏·期末）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式为 。 (2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作为电极的石墨易消耗，原因是 。 (4)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备Al2O3的实验目的是 (填字母)。 (5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 【答案】(1)Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- (2)[Al(OH)4]-+HC=Al(OH)3↓+C+H2O (3)石墨电极被产生的O2氧化 (4)D (5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏铝粉表面的Al2O3薄膜 【分析】以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，Al2O3与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，过滤Ⅰ得到的滤渣为Fe2O3和铝硅酸钠，碳酸氢钠与Na[Al(OH)4]反应生成Al(OH)3，过滤Ⅱ得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，“电解I”为电解氧化铝生成Al和氧气，以此解答。 【详解】（1）“碱溶”时，Al2O3与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-； （2）“过滤Ⅰ”所得滤液为Na[Al(OH)4]溶液，加入NaHCO3溶液，生成的白色沉淀是Al(OH)3，则该过程的离子方程式为[Al(OH)4]-+=Al(OH)3↓++H2O； （3）根据图可知，该过程有O2产生，容易氧化作为电极的石墨，故石墨易消耗； （4）A．硫酸与CaCO3反应生成的微溶CaSO4包裹在反应物表面，阻止反应的进一步发生，A不能达到实验目的； B．气体应“长进短出”，B不能达到实验目的； C．“过滤”时漏斗下端应紧靠烧杯内壁，防止液滴飞溅，C不能达到实验目的； D．在坩埚中加热Al(OH)3固体，使其分解生成Al2O3，D能达到实验目的； 故选D。 （5）加热时，NH4Cl分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化铝薄膜，有利于反应进行。 【变式5-1】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）下列各题均来自教材，请按照要求回答问题。 Ⅰ．下图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 (1)下列说法中错误的是___________(填字母)。 A．图中①和②的转化过程属于氮的固定 B．③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化 C．发生⑤转化的过程中，氮元素被还原 D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响 (2)氮循环过程中发生的反应之一可表示为，该反应中每生成转移的电子数目是 。 Ⅱ．从铝土矿中提取铝的工艺流程见下图。 (3)请写出铝土矿中的与溶液发生反应的化学方程式： ； (4)请写气体通入溶液发生反应的化学方程式： ； (5)电解的时候添加冰晶石的作用是： 。 Ⅲ．已知氨可以与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜，用下面示意图中的装置可以实现该反应。 A中装有的和混合物在加热条件下，可以发生反应生成、和。试回答下列问题： (6)B中加入的物质是碱石灰(和)的混合物，其作用是 。 (7)实验时在C中(装有)观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式是 。 (8)实验时在D中观察到的现象是 ，收集到的物质是 。 【答案】(1)C (2)8NA (3) (4) (5)助熔剂 (6)除去氨气中混有的水蒸气 (7) 固体由黑色变为红色 (8) 有无色液体生成 氨水 【分析】Ⅱ．铝土矿加入氢氧化钠溶解得到四羟基合铝酸钠溶液，加入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝，加入助溶剂冰晶石电解得到铝； Ⅲ．利用氨与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜时，装置A中装有的NH4Cl和Ca(OH)2混合物加热，生成CaCl2、NH3和H2O；装置B中的碱石灰用于干燥氨气；装置C用于发生氨气还原CuO的反应；装置D用于收集未反应的NH3，装置E用于收集N2。 【详解】（1）A．图中①和②的转化过程都是将N2转化为氮的化合物，属于氮的固定，A正确； B．③是将含氮有机物转化为含氮无机物，④是将含氮无机物转化为含氮有机物，则③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化，B正确； C．发生⑤转化的过程中，氮元素由-3价转化为+3、+5价，氮元素被氧化，C错误； D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，将氮的化合物转化为氮气，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，D正确； 故选C。 （2）由反应，氮化合价由-3变为+5，可建立关系式：，则该反应中每生成转移的电子数目是8NA。 （3）与溶液反应生成四羟基合铝酸钠：； （4）足量气体通入溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠：； （5）氧化铝的熔点高，耗能大，冰晶石可降低氧化铝的熔化温度，则电解的时候添加冰晶石的作用是：助熔剂； （6）A中制得的氨气中混有水蒸气，B中加入的物质是碱石灰(CaO和NaOH)的混合物，其作用是：除去氨气中混有的水蒸气。 （7）NH3在加热条件下能还原氧化铜生成Cu和氮气、水，则实验时在C中(装有CuO)观察到的现象是：固体由黑色变为红色，发生反应的化学方程式是； （8）实验时未反应的氨气和生成的水蒸气在D中混合转化为氨水，观察到的现象是：有无色液体生成，收集到的物质是氨水。 【变式5-2】（25-26高一上·江苏连云港·月考）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成的离子方程式为 。 (2)向“过滤I”所得滤液中加入溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备的实验目的是_______(填字母)。 A．制取 B．制取 C．分离 D．制取 (4)铝粉在1000℃时可与反应制备AlN。在铝粉中添加少量固体(已知受热分解产生和HCl)并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 【答案】(1) (2) (3)D (4)分解产生的HCl能够破坏铝粉表面的薄膜 【分析】以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶液时不反应，由信息可知在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，与NaOH溶液反应生成，过滤Ⅰ得到的滤渣为和铝硅酸钠，碳酸氢钠与反应生成，过滤Ⅱ得到，灼烧生成氧化铝，“电解Ⅰ”为电解氧化铝生成铝和氧气，以此解答。 【详解】（1）铝土矿中的与NaOH溶液反应生成，根据离子反应的书写规则，其反应的离子方程式为。 （2）“过滤Ⅰ”所得滤液中含有，它与溶液中的反应生成沉淀、和H2O，其反应的离子方程式为。 （3）A．稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙，覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行，不能达到目的，A错误； B．该装置二氧化碳气体应长近短出，B错误； C．过滤时漏斗下端应靠着烧杯内壁，防止液滴飞溅，C错误； D．装置中受热分解生成和水，其反应的化学方程式为，能制取氧化铝，D正确； 故答案选D。 （4）铝表面有一层薄膜，分解产生的HCl能够破坏这层薄膜，使铝粉能与充分接触，有利于AlN的制备。 【变式5-3】（24-25高三上·江苏·期末）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．由铝土矿(Al2O3)冶炼铝：铝土矿AlCl3Al B．由NaCl制水合肼：饱和食盐水Cl2NaClON2H4·H2O C．工业合成硝酸：N2NONO2HNO3 D．工业上制取Na2CO3：饱和NaCl溶液NaHCO3Na2CO3 【答案】B 【详解】A．工业上通过电解熔融Al2O3(而非AlCl3)冶炼铝，因AlCl3为共价化合物，熔融态不导电，A错误； B．电解饱和食盐水生成Cl2，Cl2与NaOH溶液生成NaClO，NaClO与NH3·H2O发生氧化还原反应生成水合肼即N2H4·H2O，B正确； C．N2在放电条件下与氧气生成NO，但工业上通常通过NH3的催化氧化制NO，而非直接利用N2和O2放电，因此该流程不符合实际工业方法，C错误； D．侯氏制碱法：第一步反应为，饱和NaCl溶液直接通CO2无法生成NaHCO3，因CO2溶解度低故需先通NH3，D错误； 选B。 19 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $